异氰酸酯及木材各组分反应产物的研究.pdf

摘要 在过去的二十年里，异氰酸酯树脂由于具有绿色无甲醛，固化时间短，胶接强度高 等众多优点，在木材工业中已经成为重要的胶粘剂。广泛用于拼板的胶接、家具的生产 和麦秸板等非木材植物纤维原料人造板的生产。随着人们环保意识的增强和国内外木质 原料的逐渐短缺，异氰酸酯类胶粘剂将会发挥极其重要的作用。 异氰酸酯基与木材中的纤维素、木素、半纤维素和水在一定条件下生成氨基甲酸酯 和取代脲的反应是异氰酸酯类胶粘剂与木材胶接的基础反应，研究不同量的氨基甲酸酯 和取代脲对胶接强度的影响具有理论意义。 论文提出以单官能度的苯基异氰酸酯(PI)为反应模型物，第一步主要用差式扫描量 热法(DSC)对PI与木素、纤维素、木粉的反应进行探究。在不同升温速率下，实验 对比了P1分别与木素、木粉在采用绝干含水率和平衡含水率(木素为3％，木粉为 5％)条件下的反应特征。同时研究了木素存在下PI与纤维素的反应特性。基于对DSC 图的讨论分析和Ozawa方程，最后求解了P1分别与木素、木粉反应的活化能，初步揭 示了异氰酸酯分别与木素、纤维素、木材的胶接反应特性：第二步使用PI与纤维素、 木素和木粉在不同条件下进行反应(考滤含水率、时间、温度三种因素)，生成产物 A(含有氨基甲酸酯和二苯基取代脲)，用丙酮溶解出产物中的二苯基取代脲，得产物 B(只含有氨基甲酸酯)，最后用凯氏定氮法测定产物A和B的含氮量，A和B之『BJ的差值 为苯基异氰酸酯与水反应生成二苯基取代脲的氮含量。以此求得不同条件下生成氨基甲 酸酯与二苯基取代脲的量。 研究表明，PI与木素反应温度和活化能相对于PI与木粉反应的温度和活化能要 低；木素与纤维素混合时，PI主要与木素反应，当纤维素的含量较大时，纤维素与PI 反应程度加大。当木材含水率为5％时，水分导致含水木材与PI反应活化能降低了 34％。PI与纤维素反应时，在纤维素含水率、反应时间和反应温度的三种条件下，二苯 基取代脲的生成量都远大于氨基甲酸酯的生成量。PI与木素反应时，绝大部分参与反应 的苯基异氰酸酯都与木索反应生成氨基甲酸酯，有少量的二苯基取代脲生成。PI与木粉 反应生成的氨基甲酸酯和二苯基取代脲的分子数量介于PI与纤维素和木素反应生成的 氨基甲酸酯和二苯基取代脲之间，这是木粉本身的有机结构决定的。 关键词异氰酸酯木素纤维素木材 反应产物 Abstract Inthe two of and decades，becausenon—formaldehyde、short-time past curinghigh· becomean adhesivein bonding resinshavebeen important wood strength，isocyanate areusedin manufactureand processingindustry,whichjointingplatealignment，furniture non—woodbased straw processing panels．such硒wheat increasing panels．People environmental consciousnessandwoodmaterial adhesiveswill a decreasing，isocyanateplay in rolethewood important industry．